Redox activities and ROS, NO and phenylpropanoids production by axenically cultured intact olive seedling roots after interaction with a mycorrhizal or a pathogenic fungus

Las raíces de las plántulas de olivo, en cultivo axénico, fueron colocadas alternativamente en contacto con Rhizophagus irregulares (micorrícicos) o con hongos Verticillim dahliae (patógenos). También se incluyeron tratamientos MeJA. Las raíces intactas (generación de anión superóxido, superóxido dismutasa y actividades de peroxidasa) se midieron en las actividades in vivo del apoplasto. Todos nuestros resultados mostraron que las actividades redox apoplásticas de raíces de las plántulas intactas en contacto con el hongo micorriza compatible fueron claramente atenuados en comparación con el hongo patógeno o tratado con MeJA, incluso en las primeras etapas usadas en el tratamiento. Los fenoles totales, flavonoides y glucósidos fenilpropanoides, también fueron cuantificados. Las raíces en contacto con el hongo micorriza no mejoraron la biosíntesis de compuestos fenólicos con respecto a los controles, mientras que los de contacto con el patógeno mejoraron de forma significativa la biosíntesis de todas las fracciones fenólicas medidas. Las especies reactivas del oxígeno y la acumulación de óxido nítrico en las raíces fueron examinadas por microscopía de fluorescencia. Todos ellas presentaron una acumulación mucho mayor en las raíces en contacto con el patógeno que con el hongo micorriza. En total, estos resultados indican que las raíces de las plántulas intactas de olivo, claramente diferenciadas entre micorrizas y hongos patógenos, atenuan las reacciones de defensa contra la primera para facilitar su creación, mientras que induce una reacción de defensa fuerte y sostenida contra el segundo. Ambas especies reactivas de oxígeno y nitrógeno parecían estar involucrados en estas respuestas desde los primeros momentos de contacto. Sin embargo, se necesitan más investigaciones para aclarar la diafonía propuesta entre ellos y sus respectivas funciones en estas respuestas ya que las imágenes de fluorescencia de las raíces revelaron que las especies reactivas del oxígeno se acumulan principalmente en el apoplasto (congruente con las actividades redox medidas en este compartimento), mientras el óxido nítrico se almacena principalmente en el citosol.Roots of intact olive seedlings, axenically cultured, were alternatively placed in contact with Rhizophagus irregularis (mycorrhizal) or Verticillim dahliae (pathogenic) fungi. MeJA treatments were also included. In vivo redox activities in the apoplast of the intact roots (anion superoxide generation, superoxide dismutase and peroxidase activities) were measured. All our results showed that apoplastic redox activities of intact seedling roots in contact with the compatible mycorrhizal fungus were clearly attenuated in comparison with the pathogenic fungus or treated with MeJA, even at the early stages of treatment used. Total phenolics, flavonoids and phenylpropanoid glycosides were also quantified. Roots in contact with the mycorrhizal fungus did not enhance the biosynthesis of phenolic compounds with respect to controls, while those in contact with the pathogenic one significantly enhanced the biosynthesis of all phenolic fractions measured. Reactive oxygen species and nitric oxid accumulation in roots were examined by fluorescence microscopy. All of them presented much higher accumulation in roots in contact with the pathogenic than with the mycorrhizal fungus. Altogether these results indicate that intact olive seedling roots clearly differentiated between mycorrhizal and pathogenic fungi, attenuating defense reactions against the first to facilitate its establishment, while inducing a strong and sustained defense reaction against the second. Both reactive oxygen and nitrogen species seemed to be involved in these responses from the first moments of contact. However, further investigations are required to clarify the proposed crosstalk between them and their respective roles in these responses since fluorescence images of roots revealed that reactive oxygen species were mainly accumulated in the apoplast (congruently with the measured redox activities in this compartment) while nitric oxid was mainly stored in the cytosol.-- Ministerio de Ciencia e Innovación. Proyecto CGL2009-12406 -- Junta de Extremadura. Proyecto PRI09A023peerReviewe

Redox activities measured in short-time experiments.

<p>Superoxide generation (A), ECSOD (B) and ECPOX (C) activities in the apoplast of axenic intact olive seedling roots, after 0 to 120 min contact with hyphas of compatible arbuscular mycorrhizal fungus, <i>Rhizophagus irregularis</i> (AMF) (-▴-), or the pathogenic fungus, <i>Verticillium dahliae</i> (PF) (-▵-), or with methyljasmonate (MeJA) treatment (-•-), in comparison with controls without any treatment (-□-) at the same times. Data from a representative one of 5 independent experiments, each one carried out in triplicate (*significant at p≤0.05, Mann-Whitney U-test).</p

Imaging of NO in olive roots: (A–C: mature zone) Transversal imaging of DAF-2DA fluorescence accumulation in olive roots.

<p>(A) non treated roots -control-; (B) roots in contact with <i>Rhizophagus irregularis</i> 1 h (AMF); (C) roots in contact with <i>Verticillium dahliae</i> (PF) 1 h. (D) Longitudinal imaging of root in contact with AMF; and (G) root in contact with PF. (E,F) Detailed longitudinal and traversal sections of roots in contact with AMF; (H,I) roots in contact with PF showed fluorescence in cytoplasm. (J<b>–</b>M) Longitudinal imaging of DAF-2DA fluorescence accumulation in olive roots. (J) roots non treated -control-; (K) roots in contact with <i>Rhizophagus irregularis</i> 1 h (AMF); (L) roots treated with 4 µM MeJA 1 h; (M) roots in contact with <i>Verticillium dahliae</i> (PF) 1 h; and (N) average fluorescence intensity levels quantified in arbitrary units. At least 5 roots were tested for each experimental condition and 5 independent repeats were analyzed. Bar = 100 µm.</p

Transversal imaging of ROS in olive roots: (A–C: apical zone, D–F: mature zone) Imaging of DHE (superoxide anion) and (G–I: apical zone, J–L: mature zone) DCF–DA fluorescence (peroxide) accumulation in olive roots.

<p>(A,D,G,J) non treated roots -control-; (B,E,H,K) roots in contact with <i>Rhizophagus irregularis</i> 24 h (AMF); (C,F,I,L) roots in contact with <i>Verticillium dahliae</i> (PF) 1 h. At least 5 roots were tested for each experimental condition and 5 independent repeats were analyzed. Bar = 100 µm.</p

Total phenolics (A), flavonoids (B) and phenylpropanoid glycosides-PPGs- (C) content in extract of roots from intact olive seedling after 2, 8, 12 and 24 h contact with hyphas of compatible arbuscular mycorrhizal fungus, <i>Rhizophagus irregularis</i> (AMF) (pale gray bars), or the pathogenic fungus, <i>Verticillium dahliae</i> (PF) (dark gray bars), in comparison with controls without any treatment (empty bars) at the same times.

<p>Data are means of 5 independent experiments, each one carried out in triplicate (*significant at p≤0.05, Mann-Whitney U-test).</p

Longitudinal imaging of ROS in olive roots: (A–D: apical zone, E–H: mature zone) imaging of DHE (superoxide anion) and (I–L: apical zone, M–P: madure zone) DCF-DA fluorescence (peroxide) accumulation in olive roots.

<p>(A,E,I,M) roots non treated -control-; (B,F,J,N) roots in contact with <i>Rhizophagus irregularis</i> 1 h (AMF); (C,G,K,O) roots treated with 4 µM MeJA 1 h; and (D,H,L,P) roots in contact with <i>Verticillium dahliae</i> (PF) 1 h. Insert figures show the average fluorescence intensity levels quantified in arbitrary units: a) superoxide-dependent (A<b>–</b>H) and b) peroxide-dependent (I<b>–</b>P). At least 5 roots were tested for each experimental condition and 5 independent repeats were analyzed. Bar = 100 µm.</p

Suelo y planta. Índices. Volumen 2

Effects of the landspreading of pig slurry on the yield and composition of capsi cum annuum. M. P. Bernal, A. Roig, J. Cegarra and R. Madrid.-- Características micromorfológicas de suelos de humedales en zonas semiáridas (Cuenca del Duero). J. Benayas, M. a T. de la Cruz y J. M. a Rey. Benayas.-- Aplicación de la técnica de porosimetría por intrusión de mercurio en el estudio de la porosidad de un conjunto de suelos del NW de España. E. Benito, A. Paz y R. Pini.-- Cambios físicos y químicos durante la maduración de Vitis vinífera, variedad Monastrell, en la D. O. Jumilla. G. Navarro, F. Pardo, P. Jiménez, J. Oliva y S. Navarro.-- Micorrizas vesículo - arbusculares en parcelas que se encuentran en sucesión- regeneración en Jos Andes tropicales. M. Montilla, R. A. Herrera y M. Monasterio.-- Efectos de los incendios forestales sobre el suelo. J. González, M. C. Fernández y G.P. Gimeno.-- Mineralogía de suelos formados sobre calizas en Galicia. M. T. Taboada, M. B. Silva y M. c. Villar.-- Efecto de tratamientos foliares con Ti (IV) sobre nutrición, producción y calidad de fruto en plantas de Capsicum annuum, L. F. Martínez-Sánchez, J. L. Giménez, M. Carvajal, A. Moreno, J. L. Fuentes y C. F. Alcaraz.-- Poder discriminante de las clasificaciones: aplicación a los suelos de la depresión Guadix- Baza (Granada). A. Iriarte, E. Barahona y C. Gil de Carrasco.-- Aspects of elm propagation by soft and hardwood cuttings. L. Mittempergher, G. Bartolini, F. Ferrini and M. Panicucci.-- Metales pesados en las escombreras de la mina Puentes (La Coruña): influencia de las condiciones Eh- pH. F. Macíass, M. T. Barral, C. Monterroso y R. M. Calvo.-- Incidencia del fósforo en la mineralización del nitrógeno orgánico de un lodo de depuradora en dos suelos calizos. Extracción mediante EUF. l. Verdú, l. Gómez, F. Burló y J, Mataix.-- Dinámica del proceso de sorción de fósforo en suelos. Definición de indicadores. T. Crisanto y P. P. Iturbe.-- Estudio de la adsorción de atrazina por polimeros modelos y por un ácido homico mediante la técnica de diálisis. M. Schiavon, J. M. Portal, F. Andreux y G. Bertin.-- Oxidos de hierro sintéticos y agregación en muestras de caolinita y cuarzo. M. Arias, M. T. Barraly F. Díaz-Fierros.-- Fertilization with NPK and humate NPK: Plant yield and nutrient dynamics. A. Benedetti, A. Figliolia, C. Izza, R. lndiati and S. Canali.-- Aplicación de un método de fraccionamiento de especies alumínicas a soluciones de suelos de Galicia. E. Alvarez y R. Calvo.-- Contenido y evolución de 9 elementos químicos en pimiento piquillo a lo largo de su desarrollo. R. Y. Cavero, A. Echeverría, F. Iribarren y M. L. López.-- Distribución del tamaño de poros, porosidad total y su variabilidad con la dedicación en el horizonte orgánico de un cambisol gleico. A. Paz y E. Benito.-- Caracterización de la textura superficial de granos de cuarzo en suelos con horizontes texturalmente contrastados. M. T. Martín Patino, R. J. Ballesta, V. Cala y A. Alvarez .-- Utilización de un lodo aerobio como sustitutivo de fertilizantes fosforados inorgánicos. M. Ayuso, T. Hernández, C. García y F. Costa.-- Movilidad de aldicarb y de carbofurano en columnas de suelo. A. Apaolaza, F. J. Arranz y E. Revilla.-- Degradación de clorofila en cloroplastos incubados en medio isotónico con la fracción celular extracloroplástica. J. Cuello, A. Lahora y B. Stibater.-- Especiación química de zinc y cadmio en suelos de cultivo. V. Cala, A. M. Alvarez, R. Vigil de la Villa y M. Gasea.-- Germination with alternate temperatures of weeds infesting irrigated vegetables. R. González Ponce, A. Herce and M. L. Salas.-- Evaluación de la fertilidad de los vertisoles de la provincia de Badajoz (España) mediante cultivos experimentales. Producción en materia seca y nutrientes del cultivo. A. García y A. López.-- Isozymes peroxidase in cytokinin treated seedlings of Corylus avellana L. C. Colinas, C. Díaz-Sala and R. Rodríguez.-- Respuestas de las plantas a la contaminación por metales pesados. J. Barceló y Ch. Poschenrieder.-- N, P and K balance in winter wheat in the pampean semiarid region of Argentina. R. A. Rosell, M. R. Landriscini and J. A. Galantini.-- Utilización de residuos urbanos como fertilizantes orgánicos. T. Hernández, C. García, F. Costa, J. A. Valero y M. Ayuso.-- Inducción de organogénesis en cotiledones de Pinus canariensis. C. Martínez Pulido.-- Hidróxidos de aluminio sintéticos y agregación en muestras de caolinita y cuarzo . . M. Arias, M. T. Barral y F. Díaz-Fierros.-- Producción de endoglucanasas por Glomus mosseae y su posible implicación en la colonización de raf<::es de cebolla. J. M. García-Garrido, l. García-Romera y J. A. Ocampo.-- Estudio comparado de la fracción mineral del suelo de cultivo· y de las heces' de Allolobophora molleri (Lumbricidae) Rosa, 1889.D. Trigo y D. J. Díaz Cosín.-- Determinación de la homogeneidad múltiple utilizando diferentes niveles de taxones en perfiles de suelos de la cuenca media y alta del río Motatán. Estados Mérida y Trujillo. Venezuela. J. Jaimes, J. Oballos y G. Ochoa.-- Adsorción - desorción de picloram por arcillas y óxidos. E. A. Ferreiro, S. G. de Bussetti.-- Influencia de la carga y el potencial hídrico durante la compactación sobre la resistencia a la tracción de unidades estructurales de suelo en estado seco. A. Paz y J. Guérif.-- Residuos orgánicos: Incidencia de su aplicación sobre la composición mineral del fruto del tomate, I. Gómez, J. Navarro-Pedreño y J. Mataix.-- Growth, cell wall elasticity and plasticity in Zea mays L. coleoptiles exposed to cadmium. B. Gunsé, M. Llugany, Ch. Poschenrieder and J. Barceló.-- Effects of high zinc and cadmium concentrations on the metallophyte Thlaspi caerulescens J. et C. Presl. (Brassicaceae). J. Módico, Ch. Poschenrieder, M. D. Vázquez and J. Barceló.--Determinación del grado ·de contaminación de los rlos mediante el estudio conjunto de la composición de sus aguas y sedimentos. A. Bustos, C. Ortega y I. Sastre.-- Influencia del grado de madurez de un residuo urbano sobre la germinación y disponibilidad de nitrógeno. M. Ayuso, T. Hernández, F. Costa, C. García y J. A. Pascual.-- Influencia del nitrógeno sobre el desarrollo in vitro del portainjerto de vid.--A. Villegas, C. Mozuelos, M. Cantos y A. Troncoso.-- Efecto del alpechín sobre la solubilización de metales pesados. M. Bejarano y L. Madrid.-- Aporte foliar de titanio a plantas de pimiento pimentonero. Influencia sobre el balance de nutrición en pericarpio de fruto. M. Carvajal, M. J. Frutos, J. L. Giménez, C. F. Alcaraz y F. Martínez-Sánchez.-- Effects of phosphate, sulfate and molibdate on the uptake and distribution of technetium-99 in bush bean plants. A. Bennássar, C. Cabot, J. Barceló y Ch. Poschenrieder.-- Uptake, translocation and efficiency of nutrients in Phaseolus vulgaris L. cv. contender exposed to aluminum. N. Massot, Ch. Poschenrieder and J. Barceló.-- Efecto del cadmio sobre Ü1. absorción y distribución de manganeso en distintas variedades de Lactuca. A. Gárate, I. Ramos y J. J. Lucena.-- Efecto residual de diferentes residuos orgánicos sobre un cultivo de cebada. F. Costa, T. Hernández, C. García, M. Ayuso, J. A. Pascual y A. Polo.-- Beneficial effects of low chromium III concentrations in iron deficient maize plants. Ch. Poschenrieder, M. D. Vázquez, A. Bonet and J. Barceló.-- Depresión en el rendimiento del maíz causado por altas concentraciones de N residual en el suelo. C. Pozo, C. Cruces, J. M. Ramos, y L. F. García del Moral.-- Selección y caracterización de una línea celular de limonero tolerante a estrés salino. A. Piquera y E. Hellín.-- Efectos del As en el comportamiento vegetal de Lycopersicum esculentum Mili. Relación del As en hojas y frutos con parámetros físicos. F. Burló, A. Carbonell y J. Mataix.--Niveles críticos y equilibrios óptimos de macronutrientes en la fertilización diferenciada de la vid. R. Sarmiento, J. L. García, M. C. Grande, M. C. Vil/alón, A. de Castro y C. Mozuelos.-- Niveles críticos y equilibrios óptimos de micronutrientes en la fertilización diferenciada de la vid. R. Sarmiento, J. L. García, M. C. Grande, M. C. Vil/alón, A. de Castro y C. Mozuelos.-- Efecto de un compost de lodo residual sobre el rendimiento y contenido de Cd y Ni en diversos cultivos. I. Walter, R. Miralles y M. Bigeriego.-- Estudio del eflujo neto de H+ por raíces aeropónicas estériles de plantulas de girasol (Helianthus annuus L.) bajo condiciones de toxicidad de B. F. Espinosa y M. C. Alvarez-Tinaut-- Efecodel riego con aguas residuales urbanas depuradas sobre la disponibilidad de metales pesados para la planta. A. Inglés, M. Gómez y R. Nogales.-- Diferential response of four maize (Zea mays L.) varieties to aluminum toxicity. P. Guevara, Ch. Poschenrieder and Barceló.-- Comparación de los efectos de molibdeno y vanadio en Phaseo/us vulgaris L.: Crecimiento, proteínas y actividades enzimáticas de la nitrato-reducción. D. Saco, M. Alvarez y S. Martín.-- Influencia de la fertirrigación N, P, K sobre diversos nutrientes totales y solubles. Su evolución temporal. J. L. Va/enzuela, A. del Río, A. Sánchez, l. López-Cantarero y L. Romero.-- Valoración de métodos de extracción de mercurio en suelos contaminados. J. J. Lucena, L. E. Hernández, S. Olmos y R. Carpena Ruiz.-- Relaciones entre contenidos totales de Zn, Pb, Cu y Cd en suelos y plantas. A. M. Moreno, L. Pérez y J. González.-- Effect of N-nutrition and irrigation water on Carob-Tree (Ceratonia si/iqua L.). Growth responses. P. Correia y M. A. Martins-LouçaoPeer reviewe